هر 40 ثانیه یک نفر در ایالات متحده سکته می‌کند. بر اساس آمار مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌های ایالات متحده، این میزان در مجموع حدود 795000 سکته در سال است. بیش از 80 درصد از بازماندگان سکته مغزی مشکلات راه رفتن را تجربه می‌کنند که بیشتر به از دست دادن کنترل حرکت مچ پا مربوط می‌شود. همانطور که بازماندگان به مرحله مزمن سکته مغزی پیش می‌روند، بیشترِ آنها به راه رفتن آهسته‌تر و کارآمدتر روی می‌آورند. یک اسکلت بیرونی مچ پا چابک، می‌تواند این را تغییر دهد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

خروج اسکلت بیرونی از آزمایشگاه

این اسکلت بیرونی جدید که برای استفاده مستقل در محیط‌های اجتماعی طراحی شده است، می‌تواند به بازماندگان سکته مغزی کمک کند راه رفتن خود را در خارج از آزمایشگاه و در طول کارهای روزمره خود بهبود بخشند. یک مطالعه اثبات مفهومی نشان داد اسکلت بیرونی مچ پا که در جامعه استفاده می‌شود می‌تواند به بازماندگان سکته مغزی کمک کند تا پیشرانه راه رفتن خود را بهبود بخشند و اعتماد به نفس و توانایی کلی راه رفتن را تقویت کنند. در حالی که در خانه، محل کار و محله‌های خود می‌گردند. این کار که توسط تیم  کانر والش در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد جان. آ پالسون (SEAS) رهبری می‌شود، به صورت آنلاین در Annals of the New York Academy of Sciences منتشر شد.

مطالعات اخیر ثابت کرد شرکت کنندگان پس از سکته مغزی می‌توانند سرعت راه رفتن، مسافت، پیشرانه و تقارن راه رفتن خود را با کمک اسکلت بیرونی رباتیک کمکی بهبود بخشند. اما این مطالعات همه در آزمایشگاه‌ها یا محیط‌های بالینی انجام شد.

والش، نویسنده ارشد این مقاله و استاد مهندسی و علوم کاربردی در SEAS می‌گوید: «اگر ما بتوانیم برخی از این خدمات بالینی را از درمانگاه به خانه و جامعه انتقال دهیم، می‌توانیم دسترسی را بهبود بخشیم، هزینه‌ها را کاهش دهیم و مراقبت‌های بهتری ارائه کنیم. دیدن اینکه رشته‌های مهندسی و فیزیوتراپی گرد هم آمدند تا این اتفاق بیفتد، هیجان انگیز است».

برای بیش از یک دهه، آزمایشگاه طراحی زیستی والش در هاروارد در حال توسعه فناوری‌های پوشیدنی کمکی و توانبخشی برای کاربردهای مختلف بوده است. برخی از این فناوری‌ها پیش از این توسط شرکت ReWalk Robotics تجاری شده است و سازمان غذا و داروی ایالات متحده به این وضعیت سرعت بخشید. برای طراحی یک اسکلت بیرونی مچ پا که برای استفاده در جامعه است، گروه والش باید اجزای مکانیکی این پوشیدنی را ساده و کنترل آن را برای کاربر آسان کند.

ساده سازی اسکلت بیرونی برای استفاده راحت

Richard Nuckols، همکار آزمایشگاه والش در SEAS و نویسنده نخست این مقاله، می‌گوید: «در گذشته، اسکلت‌های بیرونی مچ پای ما دو محرک فعال داشتند. یکی که به دورسی‌فلکشن کمک می‌کرد تا انگشتان پا را بالا نگه دارد، و دیگری برای کمک به پلانتارفلکشن، که پاشنه پا را از زمین دور می‌کرد».

به جای یک محرک دورسی‌فلکشن فعال، اسکلت بیرونی جدید حاوی عنصری غیرفعال است که خم می‌شود و مانند فنر عمل می‌کند. این عنصر به انگشتان پا کمک می‌کند تا در مرحله چرخش پا، بالا بمانند و مانع از قرار گرفتن انگشتان پا روی زمین شوند.  Nuckols می‌گوید: «با جایگزینی یک محرک فعال با یک محرک غیرفعال، پوشیدنی نهایی ایمن‌تر است. در صورت قطع برق غیرمنتظره یا خرابی کنترل‌کننده، حالت پیش‌فرض، انگشتان کاربر را بالا نگه می‌دارد و خطر سقوط را کاهش می‌دهد».

Chih-Kang Chang، نامزد دکتری در آزمایشگاه والش می‌گوید: «ما همچنین یک برنامه کاربردی تلفن همراه توسعه دادیم تا کاربران بتوانند به راحتی با دستگاه ارتباط برقرار کنند و از راه دور با گروه ما تماس بگیرند. این برنامه به کاربران این امکان را می‌دهد که دستگاه را روشن کنند. و به اسکلت بیرونی بگویند که چه زمانی می‌خواهند راه رفتن را آغاز کنند».

افزون بر این، این تیم حسگرهایی را برای نظارت از راه دور بر پیشرفت کاربر در طول زمان در نظر گرفت. Chang می‌گوید: «ما در حال جمع‌آوری داده‌هایی هستیم از راه رفتن افراد با اسکلت‌های بیرونی. و می‌سنجیم که چگونه راه رفتن خود را در طول زمان بهبود می‌بخشند. در ادامه، این اطلاعات می‌تواند یک جنبه واقعا قدرتمند برای استفاده از این اسکلت بیرونی برای توانبخشی طولانی‌مدت با مشارکت یک فیزیوتراپیست باشد».

Nuckols می‌گوید: «این حسگرها – که روی پا، ساق پا و لگن قرار دارند – با استفاده از یک الگوریتم یادگیری ماشینی، نیروی محرکه را تخمین می‌زنند. و به ما کمک می‌کنند بفهمیم که افراد چقدر مکانیک مناسب مچ پا را تولید می‌کنند و چقدر مؤثر راه می‌روند».

آزمایش ها

گروه والش برای آزمایش این اسکلت بیرونی مچ پا، چهار شرکت‌کننده را استخدام کردند تا به مدت چهار هفته از این دستگاه در محیط‌های اجتماعی خود استفاده کنند و هر کدام سه تا پنج بار در هفته به‌طور مستقل راه بروند. همه شرکت کنندگان مطالعه را تکمیل کردند و هیچ مشکل ایمنی را گزارش نکردند. به دلیل تنوع فردی در پاسخ (شرکت‌کنندگان با پیشرانه‌های پیاده‌روی پایین‌تر، مزایای بیشتری از پوشیدن اسکلت بیرونی دیدند)، فایده درمانی در کل گروه مشاهده نشد. اما دو نفر از شرکت کنندگان پیشرانه خود را به طور متوسط 27 درصد بهبود دادند. آنها همچنین در هفته پس از مطالعه به طور متوسط 4000 قدم بیشتر از هفته پیش از آغاز مطالعه راه رفتند.

Bryant Butler ، 51 ساله، یکی از شرکت کنندگان در این مطالعه، می‌گوید: «من 33 ساله بودم که سکته کردم. در نتیجه سکته، حساسیت کل سمت چپم کاهش یافت. پیاده‌روی برای من یک چالش است. هنگام راه رفتن نمی‌توانم انگشتان پاهایم را به خوبی احساس کنم و به سختی پایم را خم می‌کنم. من مرتباً پنجه کفشم را می‌کوبم و گاهی زمین می‌خورم».

در طول این مطالعه، Butler از این اسکلت بیرونی در مرکز خرید استفاده کرد و چندین روز در هفته هر بار 20 تا 30 دقیقه پیاده‌روی کرد. او می‌گوید: «تجربه راه رفتن با اسکلت بیرونی رهایی بخش بود، زیرا دیگر مجبور نبودم وقتی از یک مکان به مکان دیگر می‌رفتم انرژی ذهنی بسیاری صرف کنم. اسکلت بیرونی به تدریج راه رفتن من را با هر قدم اصلاح می‌کرد. یاد گرفتم که عضلات پا، زانو و انگشتان پا وقتی بدون آن راه می‌روم چه احساسی دارند. دستگاه به من یاد داد که چگونه کاستی‌های پای چپم را پس از سکته بهتر جبران کنم».

Butler افزود: «این دستگاه تبدیل به یک تکه لباس اضافی شد که من آن را برای یک هدف خاص می‌پوشیدم. بیشتر اوقات، فراموش می کردم که آنجاست. اسکلت بیرونی به من کمک کرد بهتر راه بروم. این به من انگیزه داد که بیشتر راه بروم و از آن لذت ببرم».

>> یک اسکلت بیرونی شخصی برای راه رفتن در دنیای واقعی

>> بازیابی عملکرد بازو در افراد مبتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک با یک پوشیدنی رباتیک نرم

منبع: medicalxpress.com

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»